Credit:Unsplash/CC0 Public Domain一位屡获殊荣的杜兰大学研究人员领导了一个团队，他们的发现可能会使电动汽车和手机、笔记本电脑等便携式设备的充电速度明显加快。该团队由科学与工程领域的肯&露丝·阿诺德早期职业教授迈克尔·纳吉博领导，设计了纳米级的新型材料，以实现高功率和高能量密度。这种新材料有可能将充电时间从几小时缩短到几分钟。
该团队的工作题为“通过室温离子液体中高性能超级电容器MXene电极的预插层设计层间间距”，已发表在《先进功能材料》杂志上，并被选为该出版物的封底。
“我们获得的性能——在能量和功率密度方面——非常出色，弥补了电池和电容器之间的差距，”Naguib说。
Naguib是二维材料和电化学储能领域的专家。他说，向可再生能源的合理转变导致了对能够处理高充电率和高容量的电化学储能装置的直接需求。
虽然锂离子电池，也称为锂离子电池或LIBS，提供了最高的能量密度之一，他说，“当谈到高充电率时，他们仍然很挣扎，他们的电解质显示出一些安全问题。”
另一方面，他说，水性电化学电容器，也称为超级电容器，可以提供非常高的功率，但其能量密度有限。
由美国能源部能源前沿研究中心(DOE-EFRC)资助，作为流体界面反应、结构和传输(FIRST)中心的一部分，Naguib的工作围绕着MXenes展开，MXenes是一种有前途的储能材料，它是导电的，可以在层间承载离子，如锂。室温离子液体是有前途的电解质，因为它们提供稳定性和更大的能量密度。但是因为离子太大，无法进入到MXene层之间，所以储存的能量是有限的。
“在这里，我们在层间引入楔形或柱状物来打开它们，允许离子液体离子存储在MXene层之间，从而实现非常高的能量和功率密度，”Naguib说。
他说，这项工作体现了优化和设计2D材料间距的重要性，以释放其新应用的潜力。
除了杜兰大学的作者之外，这项研究的团队还包括来自橡树岭国家实验室、范德比尔特大学、北卡罗来纳州立大学和国家标准与技术研究所的研究人员。
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